×
05.09.2018
218.016.8325

ШИХТА ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКИ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение может быть использовано при наплавке рабочих поверхностей деталей металлургического оборудования, к которым предъявляются повышенные требования по твердости и износостойкости. Шихта порошковой проволоки содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,01-0,6, марганец 0,6-4,4, кремний 0,4-2,0, хром 0,7-13,0, молибден 0,1-8, вольфрамсодержащий концентрат 0,10-4,8, ванадий 0,3-2,5, алюминий 0,15-1,0, никель 0,01-7, пыль электрофильтров алюминиевого производства 1-15, кобальт 0,01-6, железо остальное. За счет оптимизации химического состава шихта обеспечивает повышение качественных показателей наплавленного слоя металла, в том числе увеличение его износостойкости и твердости, снижение пораженности трещинами и порами. 2 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к сварочному производству, в частности к производству порошковой проволоки, и может быть использовано при наплавке рабочих поверхностей деталей металлургического оборудования, к которым предъявляются повышенные требования по твердости и износостойкости.

Известна шихта порошковой проволоки, содержащая углерод, хром, молибден, вольфрам, ванадий, алюминий и железо, а также никель и пыль электрофильтров алюминиевого производства при соотношении компонентов, мас. %:

Углерод 1-3,6
Хром 6,5-14,0
Молибден 5-21
Вольфрам 1-8
Ванадий 2-6
Алюминий 1-4,5
Никель 3,2-20
Пыль электрофильтров алюминиевого производства 1-15
Железо Остальное,

при этом пыль электрофильтров алюминиевого производства имеет следующий состав, масс. %: Al2O3=20-48; F+=18-27; Na2O=4-16; К2O=0,4-6, СаО=0,7-1,8; SiO2=0,5-2,48; Fe2O3=1,7-3,27; Cобщ=12-31, MnO=0,07-1,3, MgO=0,06-0,9, S=0,09-0,59, P=0,1-0,18 (RU №2492981 МПК B23K 35/36, опубл. 20.09.2013).

Существенными недостатками данной шихты порошковой проволоки являются:

- большое количество дорогостоящих материалов в значительных количествах (вольфрама, никеля, молибдена, алюминия и др.);

- пониженные механические свойства наплавленного металла, в частности износостойкость и твердость, в связи с нерациональным химическим составом шихты;

- низкое качество наплавленного металла, поражение наплавленного металла трещинами и порами.

Известна, выбранная в качестве прототипа, шихта порошковой проволоки, содержащая углерод, хром, молибден, вольфрам, ванадий, алюминий, никель, железо, пыль электрофильтров алюминиевого производства, марганец, кремний и вольфрам в виде вольфрамсодержащего концентрата марки КШ-4, при этом пыль алюминиевого производства содержит, мас. %: Al2O3=20-48; F+=18-27; Na2O=4-16; К2O=0,4-6, CaO=0,7-1,8; SiO2=0,5-2,48; Fe2O3=1,7-3,27; Cобщ=12-31, MnO=0,07-1,3, MgO=0,06-0,9, S=0,09-0,59, P=0,1-0,18, а компоненты взяты в следующем соотношении, мас. %:

Углерод 0,01-0,5
Марганец 0,6-4,4
Кремний 0,4-1,6
Хром 0,9-15,0
Молибден 0,1-11,9

Вольфрамсодержащий концентрат 0,15-4,6

Ванадий 0,3-2,5
Алюминий 0,15-1,5
Никель 0,03-15
Пыль электрофильтров алюминиевого производства 1-12
Железо Остальное

(RU №2579328 МПК B23К 35/36, B23К 35/368 опубл. 10.04.2016)

Существенными недостатками известной шихты порошковой проволоки являются:

- пониженные механические свойства наплавленного металла, в частности износостойкость и твердость в связи с нерациональным химическим составом шихты;

- низкое качество наплавленного металла, поражение наплавленного металла трещинами и порами.

Техническая проблема, которую решает предлагаемое изобретение, заключается в повышении качественных показателей наплавленного слоя металла, в том числе в увеличении его износостойкости и твердости, в снижении пораженности трещинами и порами.

Для решения указанной технической проблемы предлагается шихта порошковой проволоки, содержащая углерод, хром, молибден, ванадий, алюминий, никель, железо, марганец, кремний, вольфрам в виде вольфрамсодержащего концентрата марки КШ-4 и пыль электрофильтров алюминиевого производства, содержащую, мас. %: Al2O3=20-48; F+=18-27; Na2O=4-16; К2O=0,4-6, CaO=0,7-1,8; SiO2=0,5-2,48; Fe2O3=1,7-3,27; Cобщ=12-31, MnO=0,07-1,3, MgO=0,06-0,9, S=0,09-0,59, P=0,1-0,18, в шихту дополнительно введен кобальт, а компоненты взяты в следующем соотношении, мас. %:

Углерод 0,01-0,6
Марганец 0,6-4,4
Кремний 0,4-2,0
Хром 0,7-13,0
Молибден 0,1-8
Вольфрамсодержащий концентрат 0,10-4,8
Ванадий 0,3-2,5
Алюминий 0,15-1,0
Никель 0,01-7
Пыль электрофильтров алюминиевого производства 1-15
Кобальт 0,01-6
Железо Остальное

Техническими результатами, получаемыми при использовании изобретения, являются:

- повышение механических свойств наплавленного металла, в частности износостойкости и твердости, за счет оптимизации химического состава шихты;

- снижение пораженности трещинами и порами;

- снижение стоимости сварочного процесса за счет оптимизации состава шихты.

Заявляемые пределы подобраны эмпирическим путем, исходя из качества, получаемого при наплавке металла, стабильности процесса наплавки, предотвращения образования трещин и получения требуемых механических свойств.

Выбранное содержание углерода обеспечивает повышение предела текучести, временного сопротивления разрыву, твердости и износостойкости стали. При содержании углерода более 0,6% значительно возрастает хрупкость и трещинообразование при наплавке.

Выбранная концентрация марганца способствует значительному измельчению зерна аустенита, уменьшает критическую скорость охлаждения. При концентрации марганца в шихте до 4,4% обеспечивается повышение прокаливаемости стали, уменьшается критическую скорость охлаждения.

Содержание кремния в шихте до 2,0% связано с необходимостью увеличения раскисленности стали при уменьшении содержания алюминия в ней, обеспечивающем повышение чистоты стали по включениям пластичных силикатов, которые снижают ударную вязкость и эксплуатационную стойкость при истирании. При содержании кремния в шихте более 2,0% значительно снижается пластичность наплавленного слоя и увеличивается склонность стали к трещинообразованию.

Введение в состав кремния и марганца связано также с необходимостью повышения износостойкости заявляемой стали при рабочем контакте поверхность - абразивный материал.

Хром в пределах 0,9-13% положительно влияет на повышение прочности и твердости стали. При меньшем содержании хрома эффективность его влияния на повышение прочности заметно снижается, при содержании его более 13% при заданных содержаниях марганца, кремния, молибдена и никеля возможно получение глубоких трещин при наплавке.

Молибден в указанных пределах обеспечивает получение дисперсной закаленной структуры, увеличивает прочностные свойства, твердость, ударную вязкость и сопротивление износу.

Вольфрам вводится в сталь в виде вольфрамсодержащего концентрата с целью возможности восстановления вольфрама из оксидов с образованием карбидов вольфрама, которые позволяют значительно уменьшить истираемость поверхности наплавляемого металла.

Введение ванадия в состав шихты обусловлено необходимостью получения дисперсных частиц карбонитрида ванадия, наличие которых позволяет повысить прочностные свойства и увеличить сопротивление хрупкому разрушению.

Содержание алюминия выбрано исходя обеспечения, с одной стороны, низкого содержания кислорода в наплавляемом слое, с другой стороны - с целью исключения возможности образования недопустимых строчечных включений глинозема, увеличивающих склонность к образованию усталостных трещин и выщерблин при эксплуатации наплавленного слоя.

Введение никеля в заявляемых пределах обеспечивает повышение пластичности и ударной вязкости стали. Его содержание до 0,01% не оказывает положительного влияния на свойства стали, а при концентрации более 7% эта характеристика не превышает определяемых величин и увеличение концентрации нецелесообразно из экономических соображений.

Введение кобальта связано с понижением критических точек при нагреве на диаграмме железо-углерод (повышением теплоустойчивости), а также в связи со значительным повышением вязкости и уменьшением размера зерна. Оптимальный интервал содержания кобальта выбран исходя из того, что при его концентрации до 0,01% он не оказывает положительного влияния на свойства стали, а при повышении концентрации более 6% наблюдается незначительное повышение качественных характеристик наплавленного слоя, в результате чего дальнейшее увеличение концентрации кобальта нецелесообразно из экономических соображений.

Для изготовления шихты порошковой проволоки использовали углерод аморфный, порошки углеродистого ферромарганца ФМн 78(A) по ГОСТ 4755-91, ферросилиция марки ФС 75 по ГОСТ 1415-93, высокоуглеродистого феррохрома марки ФХ900А по ГОСТ 4757-91, ферромолибдена марки ФМо60 по ГОСТ 4759-91, феррованадия марки ФВ50У0,6 по ГОСТ 27130-94, железа марки ПЖВ1 по ГОСТ 9849-86, порошок кобальтовый марки ПК-1у по ГОСТ 9721-79.

В качестве вольфрамсодержащего концентрата использовали вольфрамовый концентрат марки КШ-4 соответствующий ГОСТ 213-83 производства ОАО "Горнорудная компания "АИР" следующего химического состава 50-57% W03, 0,03% Mo, 0,02% Cu, 0,02% Bi, 1,0% Fe, 2,0% P, 0,6% S.

Пыль электрофильтров алюминиевого производства со следующим химическим составом, масс. %: Al2O3=20-48; F=18-27; Na2O=4-16; К2O=0,4-6, CaO=0,7-1,8; SiO2=0,5-2,48; Fe2O3=1,7-3,27; Cобщ=12-31, MnO=0,07-1,3, MgO=0,06-0,9, S=0,09-0,59, P=0,1-0,18.

Порошки перемешивались в смесителе для получения однородной массы и прокаливались для удаления влаги при температуре 250-350°С. Далее производилось изготовление порошковой проволоки на станке. Диаметр готовой проволоки после операций волочения составлял 3,8 мм, при коэффициенте заполнения 0,32-0,33. Порошковой проволокой с предложенной шихтой производилась наплавка бункеров и труботечек горношахтного оборудования. Наплавка производилась под флюсом АН-20 с использованием сварочного трактора ASAW-1250 на следующих режимах: сварочный ток 410-430А, напряжение дуги 27-32B, скорость наплавки 24-25 м/час, скорость подачи порошковой проволоки 70-73 м/час.

Наличие трещин в процессе наплавки оценивали визуально, после наплавки наличие трещин, пор и неметаллических включений оценивали ультразвуковым методом, а также на металлографических шлифах.

Определение химического состава наплавленного слоя металла на содержание углерода, серы и фосфора проводили химическими методами по ГОСТ 12344-2003, ГОСТ 12345-2001, ГОСТ 12347-77 соответственно, на содержание марганца, кремния, хрома, никеля, кобальта, меди в металле и оксидов кальция, кремния, магния, алюминия, марганца, железа, калия, натрия, фтора во флюсах с добавками и полученных шлаках проводили на рентгенофлюорисцентном спектрометре XRF-1800 фирмы SHIMADZU.

Твердость наплавленного металла после наплавки и термообработки составляла HRC 48-56. Дефекты (трещины, поры и неметаллические включения) при наплавке порошковой проволокой с шихтой заявляемого состава не выявлены. После наплавки проводилось испытание на испытательной машине на истираемость образцов. Металлографические исследования (в том числе определение длины строчки неметаллических включений) проводили на полированных микрошлифах с помощью оптического микроскопа OLYMPUS GX-51.

Исследовались 5 вариантов составов шихты порошковой проволоки (таблица 1): 1 - прототип; 2 - нижний заграничный состав, 3 - нижний граничный состав, 4 - среднее содержание состава заявляемой шихты; 5 - верхний предел заявляемой шихты; 6 - верхний заграничный состав. Взаимосвязь некоторых исследуемых параметров в зависимости от состава шихты приведена в таблице 2.

Использование заявляемого состава шихты порошковой проволоки по сравнению с базовым составом (прототип) позволяет:

1. Повысить механические свойства наплавленного металла, в частности износостойкость и твердость, за счет оптимизации химического состава шихты. Достигнута твердость HRC 48-56 Скорость износа снизилась с 0,0045 г/мин до 0,0038-0,0040 г/мин.

2. Снизить количество пор и трещин в наплавленном слое металла - анализ макроструктуры образцов показал отсутствие пор и трещин.

3. Снизить стоимость шихтовых составляющих порошковой проволоки за счет оптимизации состава шихты по сравнению с прототипом на 160-328 руб. на 1 кг наплавленного слоя.

Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 21 items.
19.01.2018
№218.016.0bae

Механизм с двухслойным перекатывающимся рычагом

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к рычажным механизмам, используемым в прессовых машинах, основанных на эффекте перекатывающихся рычагов. Механизм с двухслойным перекатывающимся рычагом включает последовательно соединенные кривошип, шатун, перекатывающийся по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002632558
Дата охранного документа: 05.10.2017
19.01.2018
№218.016.0c13

Устройство для определения механических характеристик материала

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к испытанию деталей и конструкций машин, и предназначено для определения прочностных характеристик материала и позволяет ускорить определение механических характеристик (в частности предела выносливости) деталей и элементов машин. Для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002632632
Дата охранного документа: 06.10.2017
19.01.2018
№218.016.0c4c

Пятизвенный кулачковый механизм

Изобретение относится к области машиностроения, а конкретно к кулачковым механизмам. Кулачковый механизм содержит подвижный кулачок, толкатель, трехпарные промежуточные звенья и стойку. Второе трехпарное промежуточное звено входит во вращательные пары с первым промежуточным звеном и с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002632620
Дата охранного документа: 06.10.2017
20.01.2018
№218.016.135c

Шихта порошковой проволоки

Изобретение может быть использовано при наплавке порошковой проволокой рабочих поверхностей деталей металлургического оборудования, к которым предъявляются повышенные требования по твердости и износостойкости. Шихта порошковой проволоки содержит, мас.%: углерод 1,0-3,6, азотированный феррохром...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002634526
Дата охранного документа: 31.10.2017
13.02.2018
№218.016.1f79

Способ электродуговой наплавки износостойкого покрытия на сталь hardox 400

Изобретение относится к области сварочного производства и может быть использовано при получении износостойких покрытий на деталях из углеродистых и низколегированных сталях, работающих в условиях абразивного износа. Способ включает электродуговую наплавку износостойкого покрытия на сталь Hardox...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641200
Дата охранного документа: 16.01.2018
13.02.2018
№218.016.2063

Способ получений сырьевой смеси для декоративной стеновой керамики

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано в технологии изделий стеновой керамики, в частности декоративных керамических кирпича и камней. Технический результат – увеличение прочности и морозостойкости, снижение водопоглощения, получение декоративных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641533
Дата охранного документа: 18.01.2018
13.02.2018
№218.016.206e

Способ контактной стыковой сварки рельсов

Изобретение может быть использовано при изготовлении длинномерных рельсов и бесстыковых плетей для путей железнодорожного, городского и промышленного транспорта. После предварительной механической обработки осуществляют разогрев свариваемых концов рельсов и осадку. После осадки производят...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641586
Дата охранного документа: 18.01.2018
13.02.2018
№218.016.209c

Способ производства стали в кислородном конвертере

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к выплавке стали в кислородном конвертере. Способ включает загрузку металлолома и железосодержащего продукта переработки отвальных шлаков, состоящего из металлической и шлаковой составляющих, загрузку извести и магнезиального флюса,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641587
Дата охранного документа: 18.01.2018
10.05.2018
№218.016.392e

Способ отработки мощного пласта с механизированной выемкой угля из межслоевой толщи

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подготовке и отработке мощных пологих угольных пластов наклонными слоями с обрушением пород кровли. Способ включает совместную отработку слоев по простиранию в обратном порядке с применением механизированных комплексов и выемку...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002647015
Дата охранного документа: 13.03.2018
18.05.2018
№218.016.50b7

Способ нанесения износостойких покрытий на основе карбида титана, crcи алюминия на штамповые стали

Изобретение относится к формированию на стальных поверхностях износостойких покрытий, которые могут быть использованы в штамповочном производстве. Способ включает электрический взрыв композиционного электрически взрываемого проводника, состоящего из двухслойной плоской алюминиевой оболочки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002653395
Дата охранного документа: 08.05.2018
Showing 1-10 of 46 items.
10.06.2014
№216.012.cc28

Порошковая проволока

Изобретение может быть использовано при наплавке под флюсом для восстановления изношенных деталей и получения износостойкого защитного покрытия на деталях металлургического оборудования, работающих в условиях сжатия и абразивного износа при температурах 600°C, например прокатных валков черновых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002518035
Дата охранного документа: 10.06.2014
10.06.2014
№216.012.ccd8

Порошковая проволока

Изобретение может быть использовано при наплавке под флюсом для восстановления изношенных деталей и получения износостойкого защитного покрытия на деталях металлургического оборудования, работающих в условиях сжатия и абразивного износа при температурах 600°C. Порошковая проволока содержит,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002518211
Дата охранного документа: 10.06.2014
10.10.2015
№216.013.81b4

Флюс-добавка

Изобретение относится к электродуговой сварке сталей под флюсом, в частности к флюсам. Флюс-добавка, предназначенный для примешивания к сварочным флюсам, на основе жидкого стекла содержит пыль электрофильтров алюминиевого производства и натриевого жидкого стекла при соотношении компонентов,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002564801
Дата охранного документа: 10.10.2015
20.10.2015
№216.013.8741

Теплоизолирующая шлакообразующая смесь

Изобретение относится к черной металлургии. Смесь содержит, мас.%: шлакообразующий материал 50-65 и органическую добавку 35-50. В качестве шлакообразующего материала используют микрокремнезем, а в качестве органической добавки используют смесь, содержащую, мас.%: шелуху зерновых культур 40-60 и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002566228
Дата охранного документа: 20.10.2015
20.10.2015
№216.013.8742

Теплоизолирующая шлакообразующая смесь

Изобретение относится к черной металлургии. Смесь содержит, мас.%: шлакообразующий материал 55-65 и органическую добавку 35-45. Шлакообразующий материал содержит, мас.%: микрокремнезем 37, пыль газоочистки производства алюминия 21 и пыль известкового производства 42. В качестве органической...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002566229
Дата охранного документа: 20.10.2015
20.10.2015
№216.013.8748

Флюс для сварки и наплавки

Изобретение может быть использовано при электродуговой сварке и наплавке легированных сталей под флюсом. Флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: пылевидный ковшевой шлак производства рельсовой стали 30,0-50,0, пылевидные отходы производства алюминия 5,0-30,0, жидкое стекло...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002566235
Дата охранного документа: 20.10.2015
20.10.2015
№216.013.8749

Флюс для сварки и наплавки

Изобретение может быть использовано при электродуговой сварке и наплавке легированных сталей под флюсом. Флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %: пылевидный ковшевой шлак производства рельсовой стали 30,0-50,0 и жидкое стекло 50,0-70,0. Ковшевой шлак производства рельсовой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002566236
Дата охранного документа: 20.10.2015
20.01.2016
№216.013.a043

Шлакообразующая смесь для непрерывной разливки стали

Изобретение относится к черной металлургии. Шлакообразующая смесь содержит, мас.%: аморфный графит 10-20, известь 20-30, микрокремнезем 30-40 и пылевидные отходы производства алюминия 20-30. Смесь обеспечивает снижение брака по поверхностным дефектам, уменьшение неметаллических включений и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572669
Дата охранного документа: 20.01.2016
10.03.2016
№216.014.bee6

Флюс для сварки

Флюс может быть использован для сварки низко- и среднелегированных сталей. Флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %: шлак производства силикомарганца 88,0-98,0, пылевидные отходы производства алюминия 1,0-6,0, жидкое стекло 1,0-6,0. Шлак производства силикомарганца содержит,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002576717
Дата охранного документа: 10.03.2016
10.04.2016
№216.015.2be0

Флюс для механизированной сварки и наплавки сталей

Изобретение может быть использовано при электродуговой механизированной сварке и наплавке низколегированных сталей. Флюс состоит из шлака производства силикомарганца, который содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %: диоксид кремния 25-49, оксид алюминия 4-28, оксид кальция 15-32,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579412
Дата охранного документа: 10.04.2016
+ добавить свой РИД